JP6007155B2 - Development processing method, program, computer storage medium, and development processing apparatus - Google Patents
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- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Description
本発明は、レジスト膜が形成された基板を現像処理して基板に所定のパターンを形成する現像処理方法、プログラム、コンピュータ記憶媒体及び現像処理装置に関する。 The present invention relates to a development processing method, a program, a computer storage medium, and a development processing apparatus for developing a substrate on which a resist film is formed to form a predetermined pattern on the substrate.
例えば半導体デバイスの製造プロセスにおけるフォトリソグラフィー工程では、例えば半導体ウェハ(以下、「ウェハ」という。)上にレジスト液を塗布しレジスト膜を形成するレジスト塗布処理、当該レジスト膜に所定のパターンを露光する露光処理、露光後にレジスト膜内の化学反応を促進させる加熱処理(ポストエクスポージャーベーキング)、露光されたレジスト膜を現像する現像処理などが順次行われ、ウェハ上に所定のレジストパターンが形成される。 For example, in a photolithography process in a semiconductor device manufacturing process, for example, a resist coating process is performed on a semiconductor wafer (hereinafter referred to as “wafer”) to form a resist film, and a predetermined pattern is exposed on the resist film. An exposure process, a heating process (post-exposure baking) for promoting a chemical reaction in the resist film after the exposure, a developing process for developing the exposed resist film, and the like are sequentially performed to form a predetermined resist pattern on the wafer.
ところで、近年、半導体デバイスのさらなる高集積化を図るため、上述した被処理膜のパターンの微細化が求められている。このため、レジストパターンの微細化が進められており、例えばフォトリソグラフィー処理における露光処理の光を短波長化することが進められている。しかしながら、露光光源の短波長化には技術的、コスト的な限界があり、光の短波長化を進める方法のみでは、例えば数ナノメートルオーダーの微細なレジストパターンを形成するのが困難な状況にある。 Incidentally, in recent years, in order to further increase the integration of semiconductor devices, it is required to make the pattern of the film to be processed finer. For this reason, miniaturization of the resist pattern has been advanced, and for example, the light of the exposure process in the photolithography process has been shortened. However, there are technical and cost limitations to shortening the wavelength of the exposure light source, and it is difficult to form a fine resist pattern on the order of several nanometers, for example, only by the method of advancing the wavelength of light. is there.
そこで、レジスト膜に対してポジ現像とネガ現像の両方の現像を行う、いわゆるデュアルトーン現像(DTD:Dual
Tone Development)により、レジストパターンの解像度を2倍に向上させる方法が提案されている(特許文献1)。かかる方法では、先ず、ウェハW上に形成されたレジスト膜を所定のパターンのマスクを用いて露光処理し、次いでポジ現像によりレジストパターンを形成する。この際、図11に示すように、マスク400を介して露光されたレジスト膜401における露光量の分布は、露光した部分で高く、露光していない部分では低い、略正弦波状となる。そして、レジスト膜401にポジ現像用の現像液を供給して現像することにより、露光量が所定の値D1よりも高い領域のレジスト膜401が溶解し、図12に示すように所定のレジストパターン402が形成される。その後、レジストパターン402に対してネガ現像用の現像液を供給して現像することにより、図13に示すように、露光量が所定の値D2よりも低い領域のレジストパターン402が溶解する。その結果、マスク400のパターンの半分のピッチのレジストパターン403がウェハW上に形成される。
Therefore, so-called dual tone development (DTD: Dual) is performed, in which both positive development and negative development are performed on the resist film.
Tone Development) has proposed a method of improving the resolution of a resist pattern by a factor of 2 (Patent Document 1). In this method, first, a resist film formed on the wafer W is exposed using a mask having a predetermined pattern, and then a resist pattern is formed by positive development. At this time, as shown in FIG. 11, the distribution of the exposure amount in the
しかしながら、上述の方法では、現像後のレジストパターン402の寸法にばらつきがあり、精度よくパターンを形成することが困難であった。
However, in the above-described method, the dimension of the
そこで、本発明者が鋭意検討したところ、レジストパターン402の寸法のばらつきは、ポジ現像後に行われるネガ現像が原因であるとの知見を得た。具体的には、ネガ現像を行う時点で、レジスト膜401の露光部に生じていた酸が何らかの原因で減少してしまい、本来はネガ現像によって溶解しないレジスト膜401の露光部のうち、酸が減少した部分が溶解してしまっていた。この点について本発明者がさらに検討したところ、酸の減少は、ポジ現像後に行われる例えば純水によるリンス洗浄の前後が最も顕著であった。これは、レジストパターン402の表面に存在する水素イオンが、リンス液としての純水と接触することで純水側に溶け出すためだと推察される。
Thus, as a result of intensive studies by the present inventors, it has been found that the dimensional variation of the
そこで本発明者らは、ネガ現像が行われるまでにレジストパターン402から失われる酸を最小限に抑えることができれば、レジストパターン402の寸法のばらつきを抑制できると考えた。
Therefore, the present inventors have considered that if the acid lost from the
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、レジスト膜が形成された基板に対してポジ現像とネガ現像を行うデュアルトーン現像において、精度よくパターンを形成することを目的とする
ことを目的としている。
The present invention has been made in view of such points, and an object of the present invention is to form a pattern with high accuracy in dual tone development in which positive development and negative development are performed on a substrate on which a resist film is formed. It is aimed.
前記の目的を達成するため、本発明は、レジスト膜が形成された基板を露光処理した後にポジ現像とネガ現像を行い、基板上に所定のパターンを形成する現像処理方法であって、ポジ型現像液によりポジ現像した基板に対して、エタノール、1−プロパノール、イソプロピルアルコールもしくはターシャリー−ブチルアルコールのいずれか、または、イソプロピルアルコールと1−ブタノールを混合したものである有機溶剤を供給してリンス洗浄を行うリンス工程と、その後、ネガ型現像液を基板に供給してネガ現像を行うネガ現像工程と、を有することを特徴としている。 In order to achieve the above object, the present invention provides a development processing method for forming a predetermined pattern on a substrate by performing positive development and negative development after exposing the substrate on which a resist film is formed. Rinse by supplying an organic solvent that is one of ethanol, 1-propanol, isopropyl alcohol or tertiary-butyl alcohol, or a mixture of isopropyl alcohol and 1-butanol to a substrate that has been positively developed with a developer. a rinsing step for washing, then, is characterized in that chromatic and negative development step of performing negative development by supplying a negative developer in the substrate.
本発明によれば、ポジ現像後に、エタノール、1−プロパノール、イソプロピルアルコールもしくはターシャリー−ブチルアルコールのいずれか、または、イソプロピルアルコールと1−ブタノールを混合したものである有機溶剤を供給してリンス洗浄を行う。本発明者によれば、このような有機溶剤を用いることで、リンス洗浄時にレジスト膜から酸が抜けるのを抑制できる。したがって、レジスト膜中に残留した酸によって脱保護が行われ、ネガ現像処理において、所望のパターンを得ることができる。また、この有機溶剤は水溶性であり、ポジ型現像に用いられる、例えばTMAHと容易に混ざりあうため効率的にリンス洗浄を行うことができる。加えて、この有機溶剤はレジスト膜の未露光部を溶解しないため、リンス洗浄の際にレジストパターンの寸法精度に影響を与えることもない。 According to the present invention, after positive development , rinse is performed by supplying an organic solvent that is ethanol, 1-propanol, isopropyl alcohol, or tertiary-butyl alcohol, or a mixture of isopropyl alcohol and 1-butanol. I do. According to the inventor of the present invention, by using such an organic solvent, it is possible to suppress the escape of acid from the resist film during the rinse cleaning. Therefore, deprotection is performed by the acid remaining in the resist film, and a desired pattern can be obtained in the negative development process. In addition, since this organic solvent is water-soluble and is easily mixed with, for example, TMAH used for positive development, rinsing can be performed efficiently. In addition, since the organic solvent does not dissolve the unexposed portion of the resist film, the dimensional accuracy of the resist pattern is not affected during the rinse cleaning.
前記イソプロピルアルコールと1−ブタノールとの混合液における1−ブタノールの濃度は60%以下であってもよい。 The concentration of 1-butanol in the mixed solution of isopropyl alcohol and 1-butanol may be 60% or less.
別な観点による本発明によれば、前記現像処理方法を現像処理装置によって実行させるために、当該現像処理装置を制御する制御部のコンピュータ上で動作するプログラムが提供される。 According to another aspect of the present invention, there is provided a program that operates on a computer of a control unit that controls the development processing apparatus in order to cause the development processing apparatus to execute the development processing method.
また別な観点による本発明によれば、前記プログラムを格納した読み取り可能なコンピュータ記憶媒体が提供される。 According to another aspect of the present invention, a readable computer storage medium storing the program is provided.
さらに、別な観点による本発明は、レジスト膜が形成された基板を露光処理した後にポジ現像とネガ現像を行い、基板上に所定のパターンを形成する現像処理装置であって、基板にポジ型現像液を供給する第1の供給部と、ポジ型現像液によりポジ現像された基板に対して、エタノール、1−プロパノール、イソプロピルアルコールもしくはターシャリー−ブチルアルコールのいずれか、または、イソプロピルアルコールと1−ブタノールを混合したものである有機溶剤を供給するリンス液供給部と、ポジ型現像液によりポジ現像された後に前記有機溶剤を用いてリンス洗浄された基板に、ネガ型現像液を供給する第2の供給部と、を有することを特徴としている。 Furthermore, the present invention according to another aspect is a development processing apparatus for performing a positive development and a negative development after exposing a substrate on which a resist film is formed to form a predetermined pattern on the substrate. For a first supply section for supplying a developer and a substrate positively developed with a positive developer, either ethanol, 1-propanol, isopropyl alcohol or tertiary-butyl alcohol, or isopropyl alcohol and 1 A rinsing solution supply unit for supplying an organic solvent that is a mixture of butanol, and a negative developing solution for supplying a negative developing solution to a substrate that has been positively developed with a positive developing solution and then rinsed with the organic solvent . It is characterized in that chromatic and second supply unit.
前記イソプロピルアルコールと1−ブタノールとの混合液における1−ブタノールの濃度は60%以下であってもよい。 The concentration of 1-butanol in the mixed solution of isopropyl alcohol and 1-butanol may be 60% or less.
本発明によれば、レジスト膜が形成された基板に対してポジ現像とネガ現像を行うデュアルトーン現像において、精度よくパターンを形成できる。 According to the present invention, a pattern can be formed with high accuracy in dual tone development in which positive development and negative development are performed on a substrate on which a resist film is formed.
以下、本発明の実施の形態について説明する。図1は、本実施の形態にかかる基板処理方法を実施する基板処理システム1の構成の概略を示す説明図である。図2及び図3は、基板処理システム1の内部構成の概略を示す側面図である。 Embodiments of the present invention will be described below. FIG. 1 is an explanatory diagram showing an outline of the configuration of a substrate processing system 1 that performs the substrate processing method according to the present embodiment. 2 and 3 are side views showing an outline of the internal configuration of the substrate processing system 1.
基板処理システム1は、図1に示すように複数枚のウェハWを収容したカセットCが搬入出されるカセットステーション10と、ウェハWに所定の処理を施す複数の各種処理装置を備えた処理ステーション11と、処理ステーション11に隣接する露光装置12との間でウェハWの受け渡しを行うインターフェイスステーション13とを一体に接続した構成を有している。
As shown in FIG. 1, the substrate processing system 1 includes a
カセットステーション10には、カセット載置台20が設けられている。カセット載置台20には、基板処理システム1の外部に対してカセットCを搬入出する際に、カセットCを載置するカセット載置板21が複数設けられている。
The
カセットステーション10には、図1に示すようにX方向に延びる搬送路22上を移動自在なウェハ搬送装置23が設けられている。ウェハ搬送装置23は、上下方向及び鉛直軸周り(θ方向)にも移動自在であり、各カセット載置板21上のカセットCと、後述する処理ステーション11の第3のブロックG3の受け渡し装置との間でウェハWを搬送できる。
As shown in FIG. 1, the
処理ステーション11には、各種装置を備えた複数例えば4つのブロックG1、G2、G3、G4が設けられている。例えば処理ステーション11の正面側(図1のX方向負方向側)には、第1のブロックG1が設けられ、処理ステーション11の背面側(図1のX方向正方向側)には、第2のブロックG2が設けられている。また、処理ステーション11のカセットステーション10側(図1のY方向負方向側)には、第3のブロックG3が設けられ、処理ステーション11のインターフェイスステーション13側(図1のY方向正方向側)には、第4のブロックG4が設けられている。
The
例えば第1のブロックG1には、図2に示すように複数の液処理装置、例えばウェハWを現像処理する現像処理装置30、ウェハWのレジスト膜の下層に反射防止膜(以下「下部反射防止膜」という)を形成する下部反射防止膜形成装置31、ウェハWにレジスト液を塗布してレジスト膜を形成するレジスト塗布装置32、ウェハWのレジスト膜の上層に反射防止膜(以下「上部反射防止膜」という)を形成する上部反射防止膜形成装置33が下からこの順に配置されている。
For example, in the first block G1, as shown in FIG. 2, a plurality of liquid processing apparatuses, for example, a
例えば現像処理装置30、下部反射防止膜形成装置31、レジスト塗布装置32、上部反射防止膜形成装置33は、それぞれ水平方向に3つ並べて配置されている。なお、これら現像処理装置30、下部反射防止膜形成装置31、レジスト塗布装置32、上部反射防止膜形成装置33の数や配置は、任意に選択できる。
For example, three
これら現像処理装置30、下部反射防止膜形成装置31、レジスト塗布装置32、上部反射防止膜形成装置33では、例えばウェハW上に所定の塗布液を塗布するスピンコーティングが行われる。スピンコーティングでは、例えば塗布ノズルからウェハW上に塗布液を吐出すると共に、ウェハWを回転させて、塗布液をウェハWの表面に拡散させる。これら液処理装置の構成については後述する。
In the
例えば第2のブロックG2には、図3に示すようにウェハWの加熱及び冷却といった熱処理を行う複数の熱処理装置40〜43が設けられている。各熱処理装置40〜43は、下から熱処理装置40〜43の順に積層して設けられている。
For example, the second block G2 is provided with a plurality of
例えば第3のブロックG3には、複数の受け渡し装置50、51、52、53、54、55、56が下から順に設けられている。また、第4のブロックG4には、複数の受け渡し装置60、61、62が下から順に設けられている。
For example, in the third block G3, a plurality of
図1に示すように第1のブロックG1〜第4のブロックG4に囲まれた領域には、ウェハ搬送領域Dが形成されている。ウェハ搬送領域Dには、例えばY方向、X方向、θ方向及び上下方向に移動自在な搬送アームを有する、ウェハ搬送装置70が複数配置されている。ウェハ搬送装置70は、ウェハ搬送領域D内を移動し、周囲の第1のブロックG1、第2のブロックG2、第3のブロックG3及び第4のブロックG4内の所定の装置にウェハWを搬送できる。
As shown in FIG. 1, a wafer transfer region D is formed in a region surrounded by the first block G1 to the fourth block G4. In the wafer transfer region D, for example, a plurality of
また、ウェハ搬送領域Dには、第3のブロックG3と第4のブロックG4との間で直線的にウェハWを搬送するシャトル搬送装置80が設けられている。
Further, in the wafer transfer region D, a
シャトル搬送装置80は、例えば図3のY方向に直線的に移動自在になっている。シャトル搬送装置80は、ウェハWを支持した状態でY方向に移動し、第3のブロックG3の受け渡し装置52と第4のブロックG4の受け渡し装置62との間でウェハWを搬送できる。
The
図1に示すように第3のブロックG3のX方向正方向側の隣には、ウェハ搬送装置100が設けられている。ウェハ搬送装置100は、例えばX方向、θ方向及び上下方向に移動自在な搬送アームを有している。ウェハ搬送装置100は、ウェハWを支持した状態で上下に移動して、第3のブロックG3内の各受け渡し装置にウェハWを搬送できる。
As shown in FIG. 1, a
インターフェイスステーション13には、ウェハ搬送装置110と受け渡し装置111が設けられている。ウェハ搬送装置110は、例えばY方向、θ方向及び上下方向に移動自在な搬送アームを有している。ウェハ搬送装置110は、例えば搬送アームにウェハWを支持して、第4のブロックG4内の各受け渡し装置、受け渡し装置111及び露光装置12との間でウェハWを搬送できる。
The
次に、上述した現像処理装置30の構成について説明する。現像処理装置30は、図4に示すように内部を密閉可能な処理容器130を有している。処理容器130の側面には、ウェハWの搬入出口(図示せず)が形成されている。
Next, the configuration of the
処理容器130内には、ウェハWを保持して回転させるスピンチャック140が設けられている。スピンチャック140は、例えばモータなどのチャック駆動部141により所定の速度に回転できる。また、チャック駆動部141には、例えばシリンダなどの昇降駆動機構が設けられており、スピンチャック140は昇降自在になっている。
A
スピンチャック140の周囲には、ウェハWから飛散又は落下する液体を受け止め、回収するカップ142が設けられている。カップ142の下面には、回収した液体を排出する排出管143と、カップ142内の雰囲気を排気する排気管144が接続されている。
Around the
図5に示すようにカップ142のX方向負方向(図5の下方向)側には、Y方向(図5の左右方向)に沿って延伸するレール150が形成されている。レール150は、例えばカップ142のY方向負方向(図5の左方向)側の外方からY方向正方向(図5の右方向)側の外方まで形成されている。レール150には、例えば3本のアーム151、152、153が取り付けられている。
As shown in FIG. 5, a
第1のアーム151には、ポジ現像用の現像液を供給する、第1の供給部としてのポジ型現像液供給ノズル154が支持されている。第1のアーム151は、図5に示すノズル駆動部155により、レール150上を移動自在である。これにより、ポジ型現像液供給ノズル154は、カップ142のY方向正方向側の外方に設置された待機部156からカップ142内のウェハWの中心部上方を通って、カップ142のY方向負方向側の外側に設けられた待機部157まで移動できる。また、第1のアーム151は、ノズル駆動部155によって昇降自在であり、ポジ型現像液供給ノズル154の高さを調整できる。なお、ポジ型現像液供給ノズル154から供給される現像液としては、例えば水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)が用いられる。
The
ポジ型現像液供給ノズル154は、例えば図6に示すように、全体として細長の形状をしており、その長さJが、例えば少なくともウェハWの直径よりも大きく構成されている。ポジ型現像液供給ノズル154の下端面には、当該ポジ型現像液供給ノズル154の長手方向に沿って例えばウェハWの直径よりも大きい所定の長さD、所定の幅Gのスリット状の吐出口154aが形成されている。
For example, as shown in FIG. 6, the positive
第2のアーム152には、ウェハWをリンス洗浄するためのリンス液を供給するリンス液供給部としてのリンス液供給ノズル158が支持されている。第2のアーム152は、図5に示すノズル駆動部159によってレール150上を移動自在となっている。これにより、リンス液供給ノズル158は、カップ142のY方向正方向側の外側に設けられた待機部160から、カップ142内のウェハWの中心部上方まで移動できる。待機部160は、待機部156のY方向正方向側に設けられている。また、ノズル駆動部159によって、第2のアーム152は昇降自在であり、リンス液供給ノズル158の高さを調節できる。リンス液供給ノズル158には、図示しないリンス液供給源が接続されており、ポジ現像後のウェハWを洗浄するリンス液としての有機溶剤と、ネガ現像後のウェハWを洗浄するリンス液としての、例えばMIBCをリンス液供給ノズル158に供給可能に構成されている。なお、本実施の形態においては、リンス液供給ノズル158から供給される有機溶剤として、例えばイソプロピルアルコール(IPA)と1−ブタノールを混合したものが用いられる。なお、この混合液における1−ブタノールの濃度は体積比で約60%となるように調整されている。
A rinse
第3のアーム153には、ネガ現像用の現像液を供給する第2の供給部としてのネガ型現像液供給ノズル161が支持されている。ネガ型現像液供給ノズル161はポジ型現像液供給ノズル154と同様に、ウェハWの直径よりも大きい細長の形状を有している。第3のアーム153は、図5に示すノズル駆動部162によってレール150上を移動自在となっている。これにより、ネガ型現像液供給ノズル161は、カップ142のY方向負方向側の外側に設けられた待機部163から、カップ142内の支持ウェハSの中心部上方まで移動できる。待機部163は、待機部157のY方向負方向側に設けられている。また、ノズル駆動部162によって、第3のアーム153は昇降自在であり、ネガ型現像液供給ノズル161の高さを調節できる。
The
かかる場合、現像処理装置30において、ポジ型現像液供給ノズル154によってウェハW上にポジ現像用の現像液を供給することができ、さらにネガ型現像液供給ノズル161によって処理ウェハW上にネガ現像用の現像液を供給することができると共に、リンス液供給ノズル158によって現像液後のウェハWにリンス液を供給することができる。
In such a case, in the developing
他の液処理装置である下部反射防止膜形成装置31、レジスト塗布装置32、上部反射防止膜形成装置33の構成は、ノズルの形状、本数や、ノズルから供給される液が異なる点以外は、上述した現像処理装置30の構成と同様であるので説明を省略する。
The other anti-reflective
次に、ポジ現像後のウェハWのリンス洗浄に用いられるリンス液の選定について説明する。 Next, selection of a rinse liquid used for rinse cleaning of the wafer W after positive development will be described.
レジスト膜に対してポジ現像とネガ現像の双方を行うデュアルトーン現像においては、ネガ現像において未露光部のみを適正に溶解除去することが重要である。しかしながら、既述のとおり、従来のデュアルトーン現像においては、ポジ現像後であってネガ現像前に行われる純水によるリンス洗浄の結果、レジスト膜の露光部に生じていた酸が大幅に減少してしまい、ネガ現像時に露光部の酸が減少した部分も溶解してしまう。この酸の減少、即ち水素イオンの減少は、レジスト膜からリンス液中に水素イオンが溶け出すことが原因である。水素イオンが溶け出しにくい溶液としては、極性の小さな溶液である必要がある。また、ポジ現像後のリンス液には、レジスト膜の露光部を溶解せず、現像後のレジストパターンのパターン倒れが少ない溶液であることが求められる。さらには、現像液とリンス液が懸濁状態になると、レジストパターンが損傷するため、ポジ型の現像液である例えばTMAHに可溶、より具体的には水溶性であることが求められる。このような溶液について本発明者が鋭意検討したところ、ハンセンの溶解パラメータにおける水素結合項の値が分極項の値の2倍以上である有機溶剤、具体的にはイソプロピルアルコール、ターシャリー−ブチルアルコールなどのアルコール類がこれに該当することがわかった。 In dual tone development in which both positive development and negative development are performed on a resist film, it is important to properly dissolve and remove only unexposed portions in negative development. However, as described above, in the conventional dual tone development, the acid generated in the exposed portion of the resist film is greatly reduced as a result of rinsing with pure water after the positive development and before the negative development. Thus, the portion where the acid in the exposed portion is reduced during the negative development is dissolved. This decrease in acid, that is, the decrease in hydrogen ions is caused by the dissolution of hydrogen ions from the resist film into the rinse solution. The solution in which hydrogen ions are difficult to dissolve needs to be a solution having a small polarity. Further, the rinse solution after the positive development is required to be a solution that does not dissolve the exposed portion of the resist film and has little pattern collapse of the resist pattern after development. Furthermore, since the resist pattern is damaged when the developing solution and the rinsing solution are suspended, it is required to be soluble in, for example, TMAH, which is a positive developing solution, and more specifically, water-soluble. The present inventors diligently studied such a solution, and as a result, an organic solvent in which the hydrogen bond term value in the Hansen solubility parameter is at least twice the polarization term value, specifically isopropyl alcohol, tertiary-butyl alcohol. Alcohols such as were found to fall under this category.
ここで、ハンセン溶解度のパラメータ(HSP:Hansen Solubility Parameter)は、ある物質が他の物質にどの程度溶けるかを示す溶解性の指標である。この指標によれば、物質は、分子間の分散力に由来するエネルギーδd(分散項)、分子間の極性力に由来するエネルギーδp(分極項)、分子間の水素結合力に由来するエネルギーδh(水素結合項)によって特徴付けられる。なお、リンス液の選定において分散項を特に考慮していないのは、上述のイソプロピルアルコールといったアルコール類は分散項が分極項や水素結合項と比較して小さく、分散項の影響がほとんど無いためである。 Here, the Hansen solubility parameter (HSP: Hansen Solubility Parameter) is an index of solubility indicating how much a certain substance is dissolved in another substance. According to this index, a substance is derived from energy δ d (dispersion term) derived from intermolecular dispersion force, energy δ p (polarization term) derived from intermolecular polar force, and hydrogen bonding force between molecules. Characterized by energy δ h (hydrogen bond term). The reason for not considering the dispersion term in the selection of the rinsing liquid is that the above-mentioned alcohols such as isopropyl alcohol have a smaller dispersion term than the polarization term and the hydrogen bond term, and there is almost no influence of the dispersion term. is there.
なお、本実施の形態では、イソプロピルアルコール(IPA)に1−ブタノールを混合したものをポジ型現像後のリンス液として用いているが、これは、水よりも沸点が低いアルコールであるイソプロピルアルコールに、水よりも沸点が高いアルコールである1−ブタノールを混合することで、リンス液としての沸点の温度を高めるためである。イソプロピルアルコールは揮発性が高く、リンス洗浄における乾燥の過程で、気化熱によりウェハWの周囲温度が低下する。そうすると、大気中の水分が凝縮してリンス液中に溶け込む一方で、リンス液としてのイソプロピルアルコールの沸点は約82℃と水よりも低いため、水よりも先に蒸発してしまう。その結果、ウェハW上に水分が残り、いわゆるウォーターマークが発生するという問題が生じる。この点、1−ブタノールは沸点が約118℃と水よりも高いため、イソプロピルアルコールと混合することでリンス液としての沸点の温度を高めることができ、ウォーターマークの発生を抑制できる。 In this embodiment, isopropyl alcohol (IPA) mixed with 1-butanol is used as a rinsing liquid after positive development. This is because isopropyl alcohol having a boiling point lower than that of water is used. This is because 1-butanol, which is an alcohol having a boiling point higher than that of water, is mixed to increase the temperature of the boiling point as the rinse liquid. Isopropyl alcohol has high volatility, and the ambient temperature of the wafer W is lowered by heat of vaporization during the drying process in the rinse cleaning. If it does so, while the water | moisture content in air | atmosphere will condense and melt | dissolve in a rinse liquid, since the boiling point of isopropyl alcohol as a rinse liquid is about 82 degreeC and water is lower, it will evaporate ahead of water. As a result, there is a problem that moisture remains on the wafer W and a so-called watermark is generated. In this respect, 1-butanol has a boiling point of about 118 ° C., which is higher than that of water. Therefore, mixing with isopropyl alcohol can increase the temperature of the boiling point as a rinsing liquid and suppress the generation of watermarks.
以上の基板処理システム1には、図1に示すように制御部300が設けられている。制御部300は、例えばコンピュータであり、プログラム格納部(図示せず)を有している。プログラム格納部には、基板処理システム1におけるウェハWの処理を制御するプログラムが格納されている。また、プログラム格納部には、上述の各種処理装置や搬送装置などの駆動系の動作を制御して、基板処理システム1における後述の剥離処理を実現させるためのプログラムも格納されている。なお、前記プログラムは、例えばコンピュータ読み取り可能なハードディスク(HD)、フレキシブルディスク(FD)、コンパクトディスク(CD)、マグネットオプティカルデスク(MO)、メモリーカードなどのコンピュータに読み取り可能な記憶媒体に記録されていたものであって、その記憶媒体から制御部300にインストールされたものであってもよい。
The substrate processing system 1 is provided with a
次に、以上のように構成された基板処理システム1を用いて行われるウェハ処理について説明する。図7は、かかるウェハ処理の主な工程の例を示すフローチャートである。 Next, wafer processing performed using the substrate processing system 1 configured as described above will be described. FIG. 7 is a flowchart showing an example of main steps of such wafer processing.
先ず、複数のウェハWを収納したカセットCが、基板処理システム1のカセットステーション10に搬入され、ウェハ搬送装置23によりカセットC内の各ウェハWが順次処理ステーション11の受け渡し装置53に搬送される。
First, a cassette C storing a plurality of wafers W is carried into the
次にウェハWは、ウェハ搬送装置70によって第2のブロックG2の熱処理装置40に搬送され温度調節処理される。その後、ウェハWは、ウェハ搬送装置71によって例えば第1のブロックG1の下部反射防止膜形成装置31に搬送され、ウェハW上に下部反射防止膜が形成される(図7の工程S1)。その後ウェハWは、第2のブロックG2の熱処理装置41に搬送され、加熱処理が行われる。
Next, the wafer W is transferred to the
その後ウェハWは、ウェハ搬送装置70によって第2のブロックG2の熱処理装置42に搬送され、温度調節処理される。その後、ウェハWはウェハ搬送装置70によって第1のブロックG1のレジスト塗布装置32に搬送され、ウェハW上にレジスト膜が形成される(図7の工程S2)。その後ウェハWは、熱処理装置43に搬送され、プリベーク処理される。
Thereafter, the wafer W is transferred by the
次にウェハWは、第1のブロックG1の上部反射防止膜形成装置33に搬送され、ウェハW上に上部反射防止膜が形成される(図7の工程S3)。その後、ウェハWは第2のブロックG2の熱処理装置41に搬送され、加熱処理が行われる。その後、ウェハWは、ウェハ搬送装置70によって第3のブロックG3の受け渡し装置56に搬送される。
Next, the wafer W is transferred to the upper antireflection
次にウェハWは、ウェハ搬送装置100によって受け渡し装置52に搬送され、シャトル搬送装置80によって第4のブロックG4の受け渡し装置62に搬送される。その後、ウェハWは、インターフェイスステーション13のウェハ搬送装置110によって露光装置6に搬送され、所定のパターンで露光処理される(図7の工程S4)。
Next, the wafer W is transferred to the
次にウェハWは、ウェハ搬送装置70によって熱処理装置40に搬送され、露光後ベーク処理される。これにより、レジスト膜の露光部において発生した酸により脱保護反応させる。その後ウェハWは、ウェハ搬送装置70によって現像処理装置30に搬送される。
Next, the wafer W is transferred to the
現像処理装置30では、先ずポジ型現像液供給ノズル154によりウェハWにポジ現像用の現像液として、例えばTMAHが供給されてポジ型の現像処理が行われる((図7の工程S5)。これにより、図8に示すように、レジスト膜の露光部、即ち露光量がD1より大きい部分が溶解し、ウェハW上に所定のレジストパターン200が形成される。
In the
次に、現像処理装置30では、ウェハWを所定の回転数で回転させながらリンス液供給ノズル158からリンス液としてイソプロピルアルコールと1−ブタノールの混合液が供給される((図7の工程S6)。これにより、現像液と共に溶解したレジストが洗い流される。この際、レジストパターン200から失われる酸は最小限に抑制される。
Next, in the
その後、ウェハWの回転を停止し、ネガ型現像液供給ノズル161によりウェハWにポジ現像用の現像液として、例えば酢酸ブチルが供給されてネガ型の現像処理が行われる((図7の工程S7)。これにより、レジストパターン200の未露光部のうち、露光量が所定の値D2より小さくなっている部分が溶解する。換言すれば、レジストパターン200において酸の濃度が所定の値より小さくなっている部分がネガ型の現像液に溶解し、図9に示すように、ポジ現像後のレジストパターンと比較して、例えば半分程度のパターンピッチのレジストパターン201が形成される。
Thereafter, the rotation of the wafer W is stopped, and negative developing processing is performed by supplying, for example, butyl acetate as a developing solution for positive development to the wafer W from the negative developing solution supply nozzle 161 ((step of FIG. 7). S7) As a result, a portion of the unexposed portion of the resist
その後、ウェハWを所定の回転数で回転させながらリンス液供給ノズル158からネガ型現像後のリンス液として例えばMIBCが供給される((図7の工程S8)。これにより、現像液と共に溶解したレジストが洗い流される。
Thereafter, for example, MIBC is supplied as a rinsing liquid after negative development from the rinsing
ネガ型現像の終了後、ウェハWは、ウェハ搬送装置70によって熱処理装置42に搬送され、ポストベーク処理される。次いで、ウェハWは、熱処理装置43により温度調整される。その後、ウェハWは、ウェハ搬送装置70、ウェハ搬送装置23を介して所定のカセット載置板21のカセットCに搬送され、一連のフォトリソグラフィー工程が完了する。
After the completion of the negative development, the wafer W is transferred to the
以上の実施の形態によれば、ポジ現像後にハンセンの溶解パラメータにおける水素結合項の値が分極項の値の2倍以上である有機溶剤を供給してリンス洗浄を行うので、このリンス洗浄時にレジストパターン200から酸が抜けるのを抑制できる。その結果、レジストパターン200中に残留した酸によって脱保護が行われ、その後に行われるネガ現像処理において、所望のパターンを得ることができる。また、リンス液として水溶性の有機溶剤を用いるので、ポジ型現像に用いられる、例えばTMAHと容易に混ざりあう。そのため、現像液とリンス液が懸濁状態になり、レジストパターン200が損傷することも防ぐことができる。加えて、このリンス液はレジスト膜の未露光部を溶解しないため、リンス洗浄の際にレジストパターン200の寸法精度に影響を与えることもない。したがって、いわゆるデュアルトーン現像を精度よく行うことができる。
According to the above embodiment, after the positive development, the organic solvent whose hydrogen bond term in the Hansen solubility parameter is twice or more the polarization term is supplied for the rinse cleaning. It is possible to suppress the escape of acid from the
また、リンス洗浄に純水を用いると、ウェハWの表面に電荷が帯電し、それにより異物を吸着するため、この異物により欠陥が生じることがあった。この点、本実施の形態のように有機溶剤を用いることで、ウェハWの表面が帯電することを避けることができるので、異物による欠陥の発生を低減できる。 In addition, when pure water is used for rinsing, charges are charged on the surface of the wafer W, thereby adsorbing foreign matter, which may cause defects. In this regard, by using an organic solvent as in the present embodiment, it is possible to avoid the surface of the wafer W from being charged, so that the occurrence of defects due to foreign matters can be reduced.
また、現像後のリンス洗浄は、現像液及び当該現像液により生じるレジストの溶解生成物をウェハW上から確実に除去するという観点から、ウェハ処理のスループット上許される範囲で、極力長い時間行うことが好ましい。ただし、従来のように純水を用いて長時間リンス洗浄を行うと、洗浄時間の長さに比例してレジストパターン200から抜ける酸の量が増加するため好ましくない。しかしながら、酸の抜けを考慮してリンス洗浄の時間を短くすると、ウェハW上にレジストの溶解生成物が残るなどの原因により欠陥が増加してしまう。この点、本実施の形態のように有機溶剤を用いれば、長時間リンス洗浄を行っても酸が抜ける量を抑制できるので、ウェハWの洗浄を確実に行い、リンス洗浄の不足に起因する欠陥を低減することができる。
In addition, the rinse cleaning after development is performed for a long time as long as possible in terms of the throughput of the wafer processing from the viewpoint of reliably removing the developer and the dissolved product of the resist generated by the developer from the wafer W. Is preferred. However, it is not preferable to perform rinsing with pure water for a long time as in the prior art because the amount of acid that escapes from the resist
なお、ポジ型の現像処理後のリンス洗浄(工程S6)において、レジストパターン200中から酸が抜けることの対策として、レジスト膜に対する露光量を増加させ、レジスト膜中全体で酸の発生量を増やすことも考えられる。しかしながら、例えば露光量を図8の状態から増加させても、例えば図10に示すように、露光量が所定の値D1よりも高い領域と所定の値D2よりも低い領域の位置が変わるのみであり、露光量を変化させてもレジストパターン200、201の線幅そのものは変化させることができない。したがって、本発明のようにリンス洗浄の過程でのレジストパターン200からの酸の減少を抑制することが、デュアルトーン現像においては重要である。
Note that, in the rinsing cleaning after the positive development process (step S6), as a countermeasure against the loss of acid from the resist
以上の実施の形態では、ポジ型現像後のリンス液として、1−ブタノールの割合が体積比において約60%となるイソプロピルアルコールと1−ブタノールとの混合液を用いたが、ポジ型現像後のリンス時にレジストパターン200からの酸の抜けを抑制し、水溶性で且つレジスト膜の未露光部を溶解しないという観点からは、当然ながら単体のイソプロピルアルコールを用いてもよい。ただし、上述の通りイソプロピルアルコールのように沸点の低い溶剤を用いるとウォーターマーク発生の原因となるため、1−ブタノールのように、水よりも沸点が高い溶剤と混合させて用いることがより好ましい。
In the above embodiment, as the rinsing liquid after the positive development, a mixed liquid of isopropyl alcohol and 1-butanol in which the ratio of 1-butanol is about 60% by volume is used. Of course, single isopropyl alcohol may be used from the viewpoint of suppressing acid escape from the resist
なお、イソプロピルアルコールと1−ブタノールの混合液を用いる場合、1−ブタノールの割合が体積比において約60%以下であれば、イソプロピルアルコールと1−ブタノールの混合液はポジ型現像液であるTMAHと可溶となる。したがって、イソプロピルアルコールと1−ブタノールの混合液における1−ブタノールの割合は体積比において約60%以下とすることが好ましい。 When a mixed solution of isopropyl alcohol and 1-butanol is used, if the proportion of 1-butanol is about 60% or less in volume ratio, the mixed solution of isopropyl alcohol and 1-butanol is TMAH which is a positive developer. It becomes soluble. Therefore, the proportion of 1-butanol in the mixed solution of isopropyl alcohol and 1-butanol is preferably about 60% or less by volume ratio.
なお、以上の実施の形態では、ハンセンの溶解パラメータにおける水素結合項の値が分極項の値の2倍以上である有機溶剤として、イソプロピルアルコール、ターシャリー−ブチルアルコールといったアルコール類を例に挙げたが、他のアルコールとして、例えばエタノール、1−プロパノールなどを用いてもよい。これらのアルコール類も沸点が水よりも低いため、1−ブタノールのように、水よりも沸点の高い溶剤と混合して用いることが好ましい。
In the above embodiment, alcohols such as isopropyl alcohol and tertiary-butyl alcohol are exemplified as the organic solvent in which the hydrogen bond term value in the Hansen solubility parameter is twice or more the polarization term value. but as other alcohols, for example ethanol, 1-propanol or the like may be used. Since these alcohols also have a boiling point lower than that of water, they are preferably mixed with a solvent having a boiling point higher than that of water, such as 1-butanol.
また一般的に、2つの物質を混合した場合、HSP値は混合比に応じて両物質の間の値となる。一例として、2つの物質を1:1の割合で混合した場合、HSP値は概ね両物質の中間の値となる。換言すれば、ハンセンの溶解パラメータにおける水素結合項の値が分極項の値の2倍以上である溶液同士を混合しても、混合後の溶液の水素結合項の値は依然として分極項の値の2倍以上のままである。したがって、イソプロピルアルコール、ターシャリー−ブチルアルコール、メタノール、エタノール、1−プロパノールといった溶剤を任意の割合で混合させたものをポジ型現像後のリンス液として用いてもよい。かかる場合においても、1−ブタノールのような沸点の高いアルコールと混合したものをリンス液として用いてもよい。ただし上述の通り、リンス液としては、ポジ型現像液であるTMAHと可溶であることが好ましいので、1−ブタノールのような沸点の高いアルコールと混合する場合には、混合後の溶液がTMAHと可溶となる程度の水溶性を有するように、混合する量を調整することが好ましい。かかる場合、混合比については、予め試験等を行い求められる。 In general, when two substances are mixed, the HSP value is a value between the two substances according to the mixing ratio. As an example, when two substances are mixed at a ratio of 1: 1, the HSP value is approximately an intermediate value between the two substances. In other words, even if solutions having a hydrogen bond term value of Hansen's solubility parameter that is more than twice the polarization term value are mixed, the hydrogen bond term value of the solution after mixing is still the polarization term value. It remains over twice. Accordingly, a mixture of solvents such as isopropyl alcohol, tertiary-butyl alcohol, methanol, ethanol, and 1-propanol at an arbitrary ratio may be used as the rinsing liquid after the positive development. Even in such a case, a mixture of alcohol having a high boiling point such as 1-butanol may be used as the rinsing liquid. However, as described above, the rinse solution is preferably soluble with TMAH, which is a positive developer, and when mixed with alcohol having a high boiling point such as 1-butanol, the mixed solution is TMAH. It is preferable to adjust the amount to be mixed so as to be soluble in water. In such a case, the mixing ratio is obtained by conducting a test or the like in advance.
なお、ハンセンの溶解パラメータにおける水素結合項の値が分極項の値の2倍以上である有機溶剤の沸点を高めるために混合するアルコールとしては、1−ブタノール以外にも、例えば炭素数が4以上で7以下のアルコールで、沸点が水よりも高いものであれば、好適に用いることができる。一例としては、イソブタノール、1−ペンタノール、2−ペンタノール、3−ペンタノール、2−メチル−1−ブタノール、イソペンチルアルコール、3-メチル−2ブタノール、ネオペンチルアルコール、1−ヘキサノール、2−メチル−1−ペンタノール、2−エチル−1−ブタノール、1−ヘプタノール、2−ヘプタノール、3−ヘプタノールといったアルコールがこれに該当する。 In addition to 1-butanol, for example, the number of carbon atoms is 4 or more as an alcohol to be mixed in order to increase the boiling point of an organic solvent in which the hydrogen bond term in Hansen's solubility parameter is twice or more the polarization term. Any alcohol having a boiling point higher than that of water can be suitably used. Examples include isobutanol, 1-pentanol, 2-pentanol, 3-pentanol, 2-methyl-1-butanol, isopentyl alcohol, 3-methyl-2-butanol, neopentyl alcohol, 1-hexanol, 2 -Alcohols such as methyl-1-pentanol, 2-ethyl-1-butanol, 1-heptanol, 2-heptanol and 3-heptanol correspond to this.
以上の実施の形態では、工程S6でリンス洗浄を行った後、工程S7で引き続き現像処理装置30においてネガ型の現像処理を行ったが、工程S6のリンス洗浄と工程S7の現像処理の間に、ウェハWを加熱処理して、レジストパターン200に残った酸により、当該レジストパターン200を架橋反応させるようにしてもよい。こうすることで、露光部がネガ現像時に溶解することをさらに抑制でき、より精度のよいデュアルトーン現像を行うことができる。なお、かかる場合、工程S5のポジ型現像と工程S7のネガ型現像はそれぞれ異なる現像処理装置30で行ってもよい。また、ポジ型現像用の現像処理装置30とネガ型現像用の現像処理装置30を別個に設けるようにしてもよい。
In the above embodiment, after the rinse cleaning is performed in step S6, the negative development processing is continuously performed in the
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。本発明はこの例に限らず種々の態様を採りうるものである。本発明は、基板がウェハ以外のFPD(フラットパネルディスプレイ)、フォトマスク用のマスクレチクルなどの他の基板である場合にも適用できる。 The preferred embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such examples. It is obvious for those skilled in the art that various modifications or modifications can be conceived within the scope of the idea described in the claims, and these naturally belong to the technical scope of the present invention. It is understood. The present invention is not limited to this example and can take various forms. The present invention can also be applied to a case where the substrate is another substrate such as an FPD (flat panel display) other than a wafer or a mask reticle for a photomask.
本発明は、デュアルトーン現像を用いて基板処理を行う際に有用である。 The present invention is useful when performing substrate processing using dual tone development.
1 基板処理システム
30 現像処理装置
31 下部反射防止膜形成装置
32 レジスト塗布装置
33 上部反射防止膜形成装置
40 熱処理装置
154 ポジ型現像液供給ノズル
158 リンス液供給ノズル
161 ネガ型現像液供給ノズル
200 レジストパターン
201 レジストパターン
W ウェハ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (6)
ポジ型現像液によりポジ現像した基板に対して、エタノール、1−プロパノール、イソプロピルアルコールもしくはターシャリー−ブチルアルコールのいずれか、または、イソプロピルアルコールと1−ブタノールを混合したものである有機溶剤を供給してリンス洗浄を行うリンス工程と、
その後、ネガ型現像液を基板に供給してネガ現像を行うネガ現像工程と、を有する、ことを特徴とする、現像処理方法。 A development processing method of performing a positive development and a negative development after exposing a substrate on which a resist film is formed, and forming a predetermined pattern on the substrate,
An organic solvent that is ethanol, 1-propanol, isopropyl alcohol or tertiary-butyl alcohol, or a mixture of isopropyl alcohol and 1-butanol is supplied to a substrate positively developed with a positive developer. Rinsing process for rinsing,
Thereafter, the organic and negative development step of performing negative development by supplying a negative developer to the substrate, and wherein the development processing method.
基板にポジ型現像液を供給する第1の供給部と、
ポジ型現像液によりポジ現像された基板に対して、エタノール、1−プロパノール、イソプロピルアルコールもしくはターシャリー−ブチルアルコールのいずれか、または、イソプロピルアルコールと1−ブタノールを混合したものである有機溶剤を供給するリンス液供給部と、
ポジ型現像液によりポジ現像された後に前記有機溶剤を用いてリンス洗浄された基板に、ネガ型現像液を供給する第2の供給部と、を有することを特徴とする、現像処理装置。 A development processing apparatus that performs positive development and negative development after exposing a substrate on which a resist film is formed, and forms a predetermined pattern on the substrate,
A first supply unit for supplying a positive developer to the substrate;
Supplying an organic solvent that is either ethanol, 1-propanol, isopropyl alcohol or tertiary-butyl alcohol, or a mixture of isopropyl alcohol and 1-butanol to a substrate that has been positively developed with a positive developer. A rinsing liquid supply unit,
A substrate that has been rinsed with the organic solvent after being positive development by positive developer, characterized by chromatic and a second supply unit for supplying a negative developer, developing apparatus.
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